シリンダー・ヘッド。 目的と装置
最新の内燃機関は非常に複雑なユニットであり、多数のコンポーネントと部品が含まれています。 内燃機関の要となる部品がシリンダーヘッド(シリンダーヘッド)です。 シリンダー ヘッド、または単にヘッドは、内燃機関のシリンダーの上部を閉じる一種のカバーとして機能します。 しかし、これは頭部の唯一の機能的目的からは程遠いものです。 シリンダー ヘッドはかなり複雑な設計になっており、その状態は内燃機関の正常な動作にとって重要です。
すべてのドライバーは、頭の装置を理解し、この要素がどのように機能するかを理解する必要があります。
シリンダーヘッドは、合金鋳鉄またはアルミニウムベースの合金から鋳造によって製造されます。 アルミニウム合金製品は、鋳鉄ほどの強度はありませんが、軽量で腐食しにくいため、ほとんどの乗用車の内燃機関に使用されています。
金属の残留応力をなくすため、特殊な技術で部品を加工。 フライス加工とドリル加工が続きます。
内燃機関の構成 (シリンダー、クランクシャフト、カムシャフトの配置) によっては、シリンダー ヘッドの数が異なる場合があります。 単列ユニットでは、ヘッドがXNUMXつあり、別のタイプ、たとえばV字型またはW字型の内燃機関では、XNUMXつある場合があります。 大型エンジンは通常、各シリンダーに個別のヘッドがあります。
シリンダーヘッドのデザインもカムシャフトの本数や位置によって異なります。 カムシャフトは、ヘッドの追加のコンパートメントに取り付けることができ、シリンダー ブロックに取り付けることができます。
シリンダーとバルブの数と配置、燃焼室の形状と容積、キャンドルまたはノズルの位置に応じて、他の設計機能が可能です。
バルブ配置が低いICEでは、ヘッドのデバイスがはるかに単純になります。 不凍液の循環チャネル、スパークプラグ用のシート、およびファスナーのみがあります。 ただし、このようなユニットは効率が低く、自動車業界では長い間使用されていませんが、特殊な機器にはまだ使用されています。
シリンダーヘッドは、その名の通り、内燃機関の上部にあります。 実際、これは、シリンダー内への混合気の吸入と排気ガスを制御するガス分配機構（タイミング）の部品が取り付けられているハウジングです。 燃焼室の上部はヘッドにあります。 スパークプラグとインジェクターをねじ込むためのネジ穴、および吸気マニホールドと排気マニホールドを接続するための穴があります。
クーラントの循環には、特別なチャネル（いわゆる冷却ジャケット）が使用されます。 潤滑油はオイルチャンネルから供給されます。
さらに、スプリングとアクチュエーターを備えたバルブ用のシートがあります。 最も単純なケースでは、シリンダーごとに XNUMX つのバルブ (入口と出口) がありますが、それ以上の場合もあります。 追加の入口バルブにより、総断面積を増やし、動的負荷を減らすことができます。 また、排気バルブを追加することで、放熱性を向上させることができます。
青銅、鋳鉄、または耐熱鋼で作られたバルブシート（シート）は、シリンダーヘッドハウジングに圧入されるか、ヘッド自体で作成できます。
バルブガイドは正確なシートを提供します。 それらの製造のための材料は、鋳鉄、青銅、サーメットにすることができます。
バルブヘッドには、30度または45度の角度でテーパー面取りが施されています。 この面取りは、バルブの作業面であり、バルブ シートの面取りに隣接しています。 両方のベベルは、ぴったりとフィットするように慎重に機械加工され、ラッピングされています。
バルブを確実に閉じるために、合金鋼で作られたスプリングが使用され、その後特別な処理が行われます。 その予備締め付けの値は、内燃機関のパラメーターに大きな影響を与えます。
カムシャフトバルブの開閉を制御します。 各シリンダーに 4 つのカムがあります (XNUMX つは吸気バルブ用、もう XNUMX つは排気バルブ用)。 XNUMX つのカムシャフトの存在など、他のオプションも可能ですが、そのうちの XNUMX つは吸気を制御し、もう XNUMX つは排気を制御します。 現代の乗用車の内燃機関では、ほとんどの場合、上部に取り付けられた正確に XNUMX つのカムシャフトが使用され、バルブの数はシリンダーごとに XNUMX です。
バルブを制御するための駆動機構として、レバー（ロッカーアーム、ロッカー）または短いシリンダーの形のプッシャーが使用されます。 後者のバージョンでは、油圧補償器を使用してドライブのギャップが自動的に調整されるため、品質が向上し、寿命が延びます。
シリンダーブロックに隣接するシリンダーヘッドの下面は、丁寧に仕上げ加工されています。 不凍液が潤滑システムに侵入したり、エンジンオイルが冷却システムに侵入したり、これらの作動流体が燃焼室に浸透したりするのを防ぐために、取り付け時にヘッドとシリンダーブロックの間に特別なガスケットが取り付けられます。 それは、アスベストとゴムの複合材料（パロナイト）、銅、またはポリマー中間層を備えた鋼で作ることができます。 このようなガスケットは、高度な気密性を提供し、潤滑システムと冷却システムの作動流体の混合を防ぎ、シリンダーを互いに分離します。
ヘッドはボルトまたはナットでスタッドでシリンダーブロックに取り付けられています。 ボルトの締め付けには、非常に責任を持って取り組む必要があります。 特定のスキームに従って、自動車メーカーの指示に厳密に従って製造する必要があります。これは、内燃エンジンによって異なる場合があります。 必ずトルク レンチを使用し、指定された締め付けトルクを守ってください。これは修理説明書に記載されている必要があります。
手順に従わないと、気密性の違反、ジョイントからのガスの放出、シリンダー内の圧縮の低下、および潤滑および冷却システムのチャネルの相互分離の違反につながります。 これはすべて、内燃機関の不安定な動作、電力の損失、過度の燃料消費によって明らかになります。 少なくとも、ガスケット、エンジン オイル、不凍液をフラッシング システムで交換する必要があります。 内燃機関の深刻な修理が必要になるまで、より深刻なトラブルが発生する可能性があります。
シリンダーヘッドガスケットは再取り付けには適していないことに注意してください。 ヘッドを取り外した場合は、状態にかかわらずガスケットを交換する必要があります。 取り付けボルトも同様です。
上から、シリンダーヘッドはゴム製のシールが付いた保護カバー（バルブカバーとも呼ばれます）で閉じられます。 鋼板、アルミニウム、またはプラスチックで作ることができます。 キャップには通常、エンジン オイルを注ぐためのネックが付いています。 ここでも、固定ボルトを締める際に一定の締め付けトルクを守り、カバーを開くたびにシールゴムを交換する必要があります。
シリンダーヘッドの予防、診断、修理、交換の問題は、可能な限り真剣に受け止めるべきです。これは、シリンダーヘッドが内燃機関の重要な要素であり、さらに非常に大きな機械的および熱的負荷を受けるためです。
車を適切に操作していても、遅かれ早かれ問題が発生します。 エンジン、特にヘッドの誤動作の出現を加速します-次の要因：
- 定期的なシフトを無視します。
- この内燃機関の要件を満たさない低品質の潤滑油またはオイルの使用。
- 低品質の燃料の使用;
- 目詰まりしたフィルター（空気、油）;
- 定期的なメンテナンスの長期不在;
- シャープな運転スタイル、高速の乱用。
- 欠陥のあるまたは規制されていない噴射システム;
- 冷却システムの状態が不十分であり、その結果、内燃エンジンが過熱します。
シリンダーヘッドガスケットの故障やその他の関連する問題については、すでに上記で説明しました。 これについては、別の記事で詳しく読むことができます。 その他の考えられるヘッド障害:
- ひびの入ったバルブシート。
- 摩耗したバルブガイド;
- 壊れたカムシャフトシート;
- 破損したファスナーまたはスレッド;
- シリンダーヘッドハウジングに直接亀裂が入ります。
シートとガイドブッシングは交換できますが、これは特別な機器を使用した特別な技術を使用して行う必要があります。 ガレージ環境でこのような修理を行おうとすると、ヘッドを完全に交換する必要が生じる可能性が高くなります。 自分で、シートの面取りをきれいにして研磨することができますが、バルブの合わせ面にぴったりとフィットする必要があることを忘れないでください。
カムシャフトの下の摩耗したベッドを復元するには、ブロンズの修理ブッシングが使用されます。
キャンドル ソケットのねじ山が壊れている場合は、ドライバーを取り付けることができます。 破損したファスナーの代わりに修理スタッドが使用されます。
ヘッド ハウジングのクラックがガス ジョイントにない場合は、溶接を試みることができます。 冷間溶接などのツールを使用するのは無意味です。熱膨張係数が異なり、すぐにひびが入るからです。 ガスジョイントを通過する亀裂を除去するために溶接を使用することは実用的ではありません。この場合、ヘッドを交換することをお勧めします。
ヘッドと一緒に、ガスケットとカバーのゴム製シールを交換することが不可欠です。
シリンダー ヘッドのトラブルシューティングを行うときは、シリンダー ヘッドに取り付けられているタイミング部品 (バルブ、スプリング、ロッカー アーム、ロッカー、プッシャー、そしてもちろんカムシャフト) も診断することを忘れないでください。 摩耗した部品を交換するために新しいスペア部品を購入する必要がある場合は、オンライン ストアで購入できます。
ガス分配機構の部品（カムシャフト、スプリング付きバルブ、アクチュエーターなど）がすでにシリンダーヘッドアセンブリーに取り付けられている場合、シリンダーヘッドアセンブリーを購入して取り付ける方が便利で簡単です。 これにより、古いシリンダー ヘッドのタイミング コンポーネントを新しいヘッド ハウジングに取り付ける場合に必要となる、フィッティングと調整の必要がなくなります。
